Саморобний газовий ліхтар
У нас в країні досить багато місць, де немає електрики, між тим як на кухнях використовується привізною газ. Запалити тут газовий ліхтар було б логічно. Певною мірою ця пропозиція пов'язана і з вибухнула над країною бідами. Втім, газові ліхтарі для домашнього освітлення випускаються у всьому світі: від ситого Америки до благословенної Чехії та Словаччини (рис. 4). Навіть у них не скрізь вигідно підводити електрику або ставити міні-електростанції. Часом газовий світло обходиться набагато дешевше.
А ось глобальний підхід до проблеми. Незважаючи на всі успіхи в області газорозрядних ламп, в будинках переважають теплові джерела світла - лампи розжарювання. І ось що виходить. Ми спалюємо на електростанції паливо (часом той же газ) і 39% його тепла перетворюємо в електроенергію. З урахуванням втрат при передачі (15%) до споживача доходить лише третина енергії. Якщо електрику живить комп'ютер або електромотор, питань немає. Але коли його знову перетворюють в тепло, стає прикро. Набагато вигідніше отримати його від спалювання безпосередньо палива. (Чи не тому в сучасних будинках багато хто вважає за потрібне тримати газові плити.) За такою логікою, доречне запитання: чому газовий ліхтар поступився місцем лампі розжарювання?
Виявляється, вся справа в температурі. Чим вона вища, тим більше світла можна отримати на одиницю тепла. Температура згоряння газу в звичайній пальнику близько 1500 градусів, а нитки електролампи - 2800 і більше. Тому на один джоуль тепла електрична лампа дає в п'ять разів більше світла, ніж газ. Цей розклад і вирішив долю газового ліхтаря. Але не відразу. Між електричною лампою і ліхтарем йшла довга боротьба. І будь-який винахід, що дає зниження витрати газу і поліпшення якості світла, приймалося з захопленням. Більше за інших в цьому досягли успіху німці. Професор Ауер фон Вельсбах близько 1880 року знайшов спосіб зменшити таку витрату в два-три рази. Суть його ми виклали в статті "Нова історія газового ліхтаря". Ви можете її пригадати, поглянувши на малюнок 1.
Сьогодні час від часу з'являються у продажу іноземні газові (а також гасові) лампи з ауеровскімі ковпачками. Однак їх часто забороняють через присутність в ковпачках радіоактивного елемента - торію. Тим часом відомі старовинні склади для просочення ковпачків, що не містять торій. Використовувалися азотнокислі солі алюмінію, лантану, ітрію, цирконію, церію. Після згоряння ковпачка вони перетворювалися в оксиди. Ось який колір світіння і відносний світловий ефект вони давали (див. Таблицю).
Найприємніший світло, зазначалося Ауером, давала суміш з оксидів алюмінію і ітрію в співвідношенні 2: 1. Маючи в своєму розпорядженні такими даними, є сенс спробувати створити свій склад для ковпачка Ауера. Можна спробувати для цієї мети і інші речовини. Наприклад, окис натрію може дати своєрідний сильний жовтувате світло. Він, правда, сильно порушить кольору, але ліхтар буде дуже економічним. Його світло цілком придатний для освітлення будівельних майданчиків і доріг.
Ліхтарі з ковпачками Ауера сьогодні можна зробити і самому на основі покупних газових пальників з балонами. Під час експериментів ковпачок краще зміцнювати на гачку з тугоплавкої ніхромового дроту від електроплитки (див. Рис 2). Але щоб отримати хороший результат, доведеться провести безліч експериментів.
Записувати склади застосовуваних сольових розчинів і вимірювати одержуваний від них світловий ефект. Для успіху справи корисно заглянути в підручник фізики, познайомитися з вимірюванням світла. Робота з пошуку оптимального хімічного складу для просочення ковпачка Ауера досить цікава. Але сьогодні майже всі забули, що підвищити ефективність газового ліхтаря можна зовсім інакше.
Вернер Сіменс, засновник відомої фірми, домігся так званої регенерації тепла. Помітивши, що продукти згоряння, що залишають ліхтар, мають високу температуру, він направив їх на підігрів свіжої порції газу (рис. 3). В результаті підвищилася температура згоряння і знизився витрата газу.
Ліхтарі Сіменса не поступалися по економічності ліхтарям Ауера. Втім, був у них один недолік. Полум'я газу безбарвно. І для того, щоб змусити його світитися, до газу підмішували спеціальні речовини, що створюють кіптява. Такий газ називався світильним. В регенеративних ліхтарях використовувався саме він.
Вносили в полум'я особливі тіла, здатні світитися при нагріванні. Їх намагалися робити з тих же складів, що й ковпачки Ауера. Але виходило дорого, і далі експериментів справа не пішла. Крім того, за іронією долі ліхтарі Сіменса з'явилися в той час, коли вже зажевріла епоха електрики, і сам винахідник виявився одним з найактивніших її діячів.
Але оскільки у нас з вами завдання прямо протилежна, зауважимо: сьогодні з'явилися недорогі речовини, які можна було б використовувати в якості тіла напруження для регенеративного ліхтаря. Наприклад, Високочистий кремній, який застосовується для створення інфрачервоної оптики. Це майже чорне на вигляд речовина прозоро для теплових променів. Тому згідно із законами термодинаміки при нагріванні буде випускати в основному видиме світло і лише в невеликій мірі теплове випромінювання. Можливо, при використанні такого кремнію і вдасться створити дуже економічний газовий ліхтар, здатний у багатьох випадках витіснити електричні лампи.